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synced 2025-07-31 14:23:30 +08:00
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This commit is contained in:
@ -3432,23 +3432,23 @@
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<p>对于该问题,我们先介绍两种思路比较直接的解法,再介绍效率更高的堆解法。</p>
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<h2 id="831">8.3.1 方法一:遍历选择<a class="headerlink" href="#831" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<p>我们可以进行下图所示的 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 轮遍历,分别在每轮中提取第 <span class="arithmatex">\(1\)</span> , <span class="arithmatex">\(2\)</span> , <span class="arithmatex">\(\dots\)</span> , <span class="arithmatex">\(k\)</span> 大的元素,时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(nk)\)</span> 。</p>
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<p>我们可以进行图 8-6 所示的 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 轮遍历,分别在每轮中提取第 <span class="arithmatex">\(1\)</span> , <span class="arithmatex">\(2\)</span> , <span class="arithmatex">\(\dots\)</span> , <span class="arithmatex">\(k\)</span> 大的元素,时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(nk)\)</span> 。</p>
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<p>此方法只适用于 <span class="arithmatex">\(k \ll n\)</span> 的情况,因为当 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 与 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 比较接近时,其时间复杂度趋向于 <span class="arithmatex">\(O(n^2)\)</span> ,非常耗时。</p>
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<p><img alt="遍历寻找最大的 k 个元素" src="../top_k.assets/top_k_traversal.png" /></p>
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<p align="center"> 图:遍历寻找最大的 k 个元素 </p>
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<p align="center"> 图 8-6 遍历寻找最大的 k 个元素 </p>
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<div class="admonition tip">
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<p class="admonition-title">Tip</p>
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<p>当 <span class="arithmatex">\(k = n\)</span> 时,我们可以得到从大到小的序列,等价于“选择排序”算法。</p>
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<h2 id="832">8.3.2 方法二:排序<a class="headerlink" href="#832" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<p>如下图所示,我们可以先对数组 <code>nums</code> 进行排序,再返回最右边的 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 个元素,时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。</p>
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<p>如图 8-7 所示,我们可以先对数组 <code>nums</code> 进行排序,再返回最右边的 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 个元素,时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。</p>
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<p>显然,该方法“超额”完成任务了,因为我们只需要找出最大的 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 个元素即可,而不需要排序其他元素。</p>
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<p><img alt="排序寻找最大的 k 个元素" src="../top_k.assets/top_k_sorting.png" /></p>
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<p align="center"> 图:排序寻找最大的 k 个元素 </p>
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<p align="center"> 图 8-7 排序寻找最大的 k 个元素 </p>
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<h2 id="833">8.3.3 方法三:堆<a class="headerlink" href="#833" title="Permanent link">¶</a></h2>
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<p>我们可以基于堆更加高效地解决 Top-K 问题,流程如下图所示。</p>
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<p>我们可以基于堆更加高效地解决 Top-K 问题,流程如图 8-8 所示。</p>
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<ol>
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<li>初始化一个小顶堆,其堆顶元素最小。</li>
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<li>先将数组的前 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 个元素依次入堆。</li>
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@ -3486,7 +3486,7 @@
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<p align="center"> 图:基于堆寻找最大的 k 个元素 </p>
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<p align="center"> 图 8-8 基于堆寻找最大的 k 个元素 </p>
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<p>总共执行了 <span class="arithmatex">\(n\)</span> 轮入堆和出堆,堆的最大长度为 <span class="arithmatex">\(k\)</span> ,因此时间复杂度为 <span class="arithmatex">\(O(n \log k)\)</span> 。该方法的效率很高,当 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 较小时,时间复杂度趋向 <span class="arithmatex">\(O(n)\)</span> ;当 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 较大时,时间复杂度不会超过 <span class="arithmatex">\(O(n \log n)\)</span> 。</p>
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<p>另外,该方法适用于动态数据流的使用场景。在不断加入数据时,我们可以持续维护堆内的元素,从而实现最大 <span class="arithmatex">\(k\)</span> 个元素的动态更新。</p>
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